För att . framgångsrikt kunna hantera EMC-arbetet i ett företag eller organisation behöver man hålla fokus på att EMC-verksamheten genomsyrar hela organisationen. I stort sett alla delar av konstruktionen påverkar produktens EMC-egenskaper.
Isidor Straus, ”Nineteen Rouls to Follow for Better Digital EMC Design”.
Det känns angeläget att diskutera vidare mönsterkortskonstruktion som ett av de viktigaste verktygen för att åstadkomma bra EMC-egenskaper hos våra produkter. Mönsterkortsutlägget är en mycket viktigt del i till exempel strävan att reducera radiofrekvent emission.
Val av antal lager
Mycket få kort med ”snabba” digitala kretsar konstrueras idag med ett- eller tvålagerskort. Orsaken är för det första att det blir trångt, för det andra det är mycket svårt att behärska radiofrekvent emission utan ett helt referensplan.
Fördelning av lager i flerlagerskort
Vi kommer att diskutera flerlagerskort, vilket är kretskort som innehåller fler en två ledningslager. Av tillverkningsmässiga skäl är det brukligt med jämnt antal kopparlager i ett mönsterkort. Vi måste på ett komplett kopplingsschema identifiera alla ”hotsignaler”. Det är de signaler som innehåller tillräckligt RF-energi för att orsaka problem vid definierade frekvenser. Vi kan t ex identifiera följande signalkategorier med utgångspunkt från hur störande eller störningskänsliga de är:
Högfrekventa periodiska signalledare:
En ledare som är bärare av en periodisk signal med pulsperiodtiden < ca 500 ns (f > 2 MHz) eller en icke periodisk signal med delar av periodicitet som är längre än 10 μs, med pulsrepetitionstiden < ca 500 ns. Till exempel klocka, RAS, CAS för dynamiska minnen, och CPU-signaler för styrning av adress-latchar, video-klocksignal för LCD, etc.
Högfrekventa bussar
Adress- och databussar bidrar ofta till RF-emission på frekvenser som är multiplar av delar (tredje- eller fjärdedel) av CPU-klockfrekvensen.
Lågfrekventa signalledare
En ledare som är bärare av signal vars grundfrekvens är lägre än 2 MHz bedöms inte som hotsignalledare. Dessa måste emellertid hållas isolerad från hotsignaler, ty annars smittas de och kommer att vara bärare av högfrekventa störningsströmmar.
Lågnivå analog signalledare
Vissa konstruktioner kräver, att lågnivå-analoga signaler samsas på samma kort med hotsignaler. Om kortet inte är rätt konstruerat (= rätt utlägg) finns det risk för att dessa lågnivå-analoga signaler blir smittade genom kapacitiv och induktiv överhörning. Först måste det understrykas att man inte behöver separera signalretur (jordplan) för analoga och digitala kretsar; det skulle öka RF-emissionen.
RF-isolation (avstånd) och ”gards” rekommenderas för att skydda lågnivå-analoga signalledare från att bli smittade med högfrekvent störning via kapacitiv och induktiv överhörning.
Fyrlagerskort
Det finns flera skolor och möjligheter hur man fördelar lager i fyrlagerskort. Ett ganska vanligt sätt är:
- Lager 1: Komponenter och huvudsakligen högfrekventa signalledare
- Lager 2: Nollvoltsplan, så hel som möjligt; inga slitsar!
- Lager 3: Spänningsplan
- Lager 4: Huvudsakligen lågfrekventa och analoga signalledare
Jämna avstånd mellan lagren. Se Fig 2.
Andra lagerfördelningssätt är att ”begrava” alla högfrekventa ledare:
- Lager 1: Nollvoltsplan eller Spänningsplan
- Lager 2: Högfrekventa signalledare med ”gard” och lågfrekventa signalledare
- Lager 3: Högfrekventa signalledare med ”gard” och lågfrekventa signalledare
- Lager 4: Nollvoltsplan eller Spänningsplan
En variant på föregående:
- Lager 1: Lågfrekventa signalledare.
- Lager 2: Nollvoltsplan eller Spänningsplan
- Lager 3: Högfrekventa signalledare
- Lager 4: Nollvoltsplan eller Spänningsplan
Denna lagerfördelning är lämplig om det endast finns ett fåtal hotsignalledare, som får plats i ett lager. Denna konstruktion ger god RF-undertryckning och lätt att bibehålla HF-isolation mellan lågfrekventa och högfrekventa mönsterkortsledare.
Miklos Steiner